납(鉛, Lead) 제련

비철제련-납(鉛, Lead)

 

1. 개요

1) 납의 용도

- 납축전지 전극, 괘삭강성분,

- 납그라스(광학렌즈, 크리스탈그라스), 예술공예품(스탠드그라스 녹색)

- 방음, 제진, 총탄,

- 전자재료(티탄산납)

- 방사선 차폐재

- 낚시용 추

- 납유리, 납시트 : 핵전쟁대비 전차내벽, X-Ray 시설의 창유리, 브라운관용 그라스

 

2) 납의 독성문제

 : 납독성문제로 대체로 텅스텐도입이 진행하나, 가공이 용이하며 저렴한 가격때문에 납의 수요는 매우 크다.

 : 등유 또는 화이트가솔린 등의 액체연료를 가압 기화하여 연소시키는 포터블 스토브, 토치,

 : 랜턴 등은 기밀성과 내열성이 높기 때문에 가스캣으로 납이 사용됨

 : 노면 표시용 백색도료, 도관, 납땜 등에서 안료로서 대량이용 -> 납 대체가 진행됨(무연화)

 

2. 납 광석

 : 납(鉛)광석을 구성하는 광물에는 방연광(PbS)등

 : 粗鉛 -> 납광석은 용련공정을 거처 생산한 것 (Lead Bullian) -> 불순물로서 유가금속이 다량 함유함

 

3. 납 제련

3.1 공기 환원법

: 직접 환원법 = 배소환원법이라 함

PbS + 2PbO  -> 3Pb + SO2↑ 

PbS + PbSO4 -> 2Pb + 2SO2↑

 

3.2 焙燒 환원법

: 溶鑛爐법

PbS + Fe -> Pb + FeS

PbSO4 + Fe + 4C -> Pb + FeS + 4CO↑

PbO·SiO2 + Fe -> PbO·SiO2 + Pb↑

 

4. 납 정련

 - 탈동(De-Cu)

 - 탈주석(De-Sn), 탈안티몬(De-Sb), 탈비소(De-As)

 - 탈금(De-Gold), 탈은(De-Silver)

 - 탈비스무트(De-Bismuth)

 - Electrolysis

 ※ As:Arsenic, Bi-Bismuth

 

1) Cu 제거

 : 동을 제거함에 있어 건식정련방법중에 Pb-Cu의 용해도 차를 이용하여 제거함

 : 용해된 粗鉛을 350도로 유지하면 -> Cu-99%Pb 이상되는 지점에서 Cu용해도가 매우 적은 부분으로 나뉘어짐

 

 

 

2) Sn, Sb, As, Te 제거

① Softening Process

: 탈동된 粗鉛 -> 710도로 가열/용해 -> 수증기/공기를 취입 -> Pb보다 빨리 산화를 시킴 -> 슬래그(溶滓)로 되어 표면에 부상

: 표면의 滓(Skim 또는 Scum) -> 냉각시켜 분리함 -> 반사로에 넣어 환원시킴

② Harris법

: 2Sb + 4NaNO3 + 2NaOH -> 2NaSbO3 + 4NaNO2 + H2

: 2As + 2NaNO3 + 6NaOH -> 2Na3AsO4 + 2NaNO3 + 3H2

 

3) 금, 은 제거

① Parkes법

: Ag가 포함된 Pb에 Zn을 첨가해서 Pb-Ag계와 Zn-Ag계 간의 용해도 차를 이용한 제련법

- Fig1과 같이 Pb-Ag는 전율고용체, 이속에 Zn을 넣으면 Fig 2와 같이 Pb-Zn이 이것도 전율 용해됨,

- 그러나, 이것을 냉각시키면, Pb중에 포함된 Ag과 첨가된 Zn이 결합된 Ag-Zn화화물이 먼저 석출함 -> 이것을 걷어내어 분리함 

: 방법

1단계 - Pb용탕 440도에서 Zn을 첨가교반 -> 330도로 냉각시킴 -> Ag-Zn의 혼합결정체가 上騰 석출되면 -> 응고시켜 걷어냄

2단계 - 다시 400도로 가열하고 -> 여기에 Zn을 첨가하여 교반함  -> Zn이 용해되면 -> 융점까지 냉각시킴 -> 그러면 Ag-Zn이 上騰한다.

※ 2단계 탈은 조업에서 상등하는 銀드로스는 銀함량이 적고, 아연함량이 높다.

 

Fig.1   Ag-Pb                                       Fig. 2 Ag-Zn                                   Fig. 3  Pb-Zn